香味是食品的一種重要品質性狀，相較于普通大米，香米因具有誘人的香味而更受消費者的青睞，進而產生更高的經濟價值。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline，2-AP）是香米產生香味的重要揮發(fā)物，水稻甜菜堿醛脫氫酶（BETAINE ALDEHYDE DEHYDROGENASE 2, BADH2）的不同突變類型均可以導致2-AP積累，產生香味（Okpala et al., 2019）?？茖W家發(fā)現(xiàn)這一機制在水稻、玉米、高粱、大豆、黃瓜等作物中均是保守的。目前，利用基因編輯技術已獲得香稻品種（Tang et al., 2021）和香型玉米材料（Wang et al., 2021）。

 

　　高粱用做主食、飼料作物、釀造業(yè)以及生物能源產業(yè)原料。創(chuàng)制香型高粱材料，培育稻花香型高粱品種，將引領高粱作為高粱膳食纖維食品、釀酒、釀醋、飼草動物飼料等產業(yè)的高品質發(fā)展。

 

　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所謝旗研究組利用CRISPR/Cas9基因編輯技術在高粱中首次敲除了高粱SbBADH2基因，創(chuàng)制了新型香高粱。相比于野生型，sbbadh2突變體的種子和葉片均散發(fā)出獨特的茉莉花香味，通過LC-MS檢測到突變體籽粒和葉中2-AP含量的顯著積累。在突變體干種子中，2-AP含量達0.177 mg/kg，在突變體植株嫩葉中2-AP含量高達0.801mg/kg。全株高粱是青貯飼料的第二大來源，因此，研究開展了草食動物的喂食試驗。研究將野生型和sbbadh2突變植株葉子烘干磨成粉，分別均勻混入飼料中進行標準的兔子飼喂實驗。結果表明，相比于野生型對照，添加sbbadh2香高粱植株干粉的飼料，對兔子更具有吸引力，顯著提高了兔子的采食量（如圖）。該研究證實了香型高粱的秸稈提高了食草動物的采食量，將對畜牧業(yè)的健康發(fā)展起到一定的促進作用。

 

　　相關研究成果在線發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology（DOI:10.1111/jipb.13232）上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（A類）“種子精準設計與創(chuàng)造”與中科院青年創(chuàng)新促進會的支持。